EL EFECTO DE LA INACTIVACIÓN DE LA ATP SINTASA SOBRE

 EL EFECTO DE LA INACTIVACIÓN DE LA ATP SINTASA SOBRE LAS VELOCIDADES
ESPECÍFICAS DE CRECIMIENTO Y DE CONSUMO DE GLUCOSA EN Escherichia coli.
Sandra Soria, Noemí Flores, Patricia Castillo-España, Guillermo Gosset, Francisco Bolivar y José Luis
Báez-Viveros. Av. Universidad 1001 Centro de Investigación en Biotecnología, Universidad Autónoma del
Estado de Morelos. Fax (777) 329 70 30. Correspondencia: jlbaez@uaem.mx
Palabras claves: ATP sintasa, ATPasa, RT-PCR
Introducción. El complejo de la ATP sintasa lleva a cabo
la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa del ADP. La
inactivación
de
este
complejo
disminuye
significativamente el nivel energético en mutantes de E.
coli (atp–), debido a que no son capaces de generar ATP
a través de la fosforilación oxidativa, sino sólo a nivel de
sustrato (1). El propósito del presente trabajo es
investigar el efecto de la eliminación del operón de la
ATP sintasa, sobre las velocidades específicas de
crecimiento (µ) y consumo de glucosa (qs) en E. coli.
Además, se estudiarán las respuestas transcripcionales
de genes del metabolismo central del carbono a la
inactivación de la ATP sintasa.
Por consiguiente, la eliminación del operón de la ATP
sintasa causa un efecto negativo sobre la µ. Por otro
lado, se observó, que la qs de las mutantes atp– se
incrementó significativamente en relación a las cepas
parentales (Cuadro 1).
Metodología. Se generaron mutantes a partir de E. coli
JM101 y MG1655 mediante la eliminación del operón
atpIBEFHAGD (2), que codifica la ATP sintasa. Estas
mutantes atp– se designaron como JMATP¯ y MGATP¯,
respectivamente y se caracterizaron fisiológicamente a
nivel de matraz durante 12 h, usando medio mínimo M9
suplementado con glucosa (2 g/l).
Por otro lado, en los cultivos de las mutantes JMATP¯
(pHf=3.0) y MGATP¯ (pHf=4.0), el pH final a las 24 h
mostró un mayor descenso, comparados con sus
contrapartes silvestres. Estos datos sugieren una mayor
producción de ácidos orgánicos en las mutantes atp–.
Las respuestas transcripcionales de los genes del
metabolismo central de carbono a la inactivación del
operón de la ATP sintasa fueron estudiadas mediante la
técnica de PCR en tiempo real (RT-PCR).
Resultados y discusión. Los resultados preliminares
mostraron que el crecimiento celular de las mutantes atp–
fue sustancialmente menor en relación a las parentales
(Figura 1). La µ disminuyó 53% en la mutante JMATP¯
comparada con la JM101. Similarmente, la µ disminuyó
62% en la JMATP¯en relación a la MG1655.
Cuadro 1. Parámetros fisiológicos de las cepas MG155, JM101
y sus derivadas JMATP¯ y MGATP¯. La desviación estándar es
mostrada entre paréntesis.
CEPAS
pHi
pHf
µ, h-1
qs
qs, %
MG1655
7.0
5.0
0.53
4.91(0.31)
100
JM101
7.0
5.0
0.70
4.69 (0.26)
100
JMATP¯
7.0
3.0
0.37
5.76 (0.28)
123
MGATP¯
7.0
4.0
0.33
5.48(0.45)
113
Conclusiones. Se comprobó que la inactivación de la
ATP sintasa tiene un fuerte impacto negativo sobre el
crecimiento celular. Al contrario, sobre el consumo de
glucosa mostró un efecto positivo. Asimismo, la mayor
acidificación del medio, sugiere una mayor producción de
ácidos orgánicos.
Agradecimiento. Secretaría de Relaciones Exteriores,
por el otorgamiento de la beca a la estudiante M en C.
Sandra Soria. CONACYT (Proyecto N° 84782). Al técnico
Mercedes Enzaldo, Unidad de Síntesis y Secuenciación
de ADN (IBT-UNAM).
Bibliografía.
Figura 1. Cinética de crecimiento en las cepas JM101,
¯
¯
MG1655 y su derivadas: JMATP y MGATP .
1. Jensen P.R. Michelsen O. (1992) Carbon and Energy
Metabolism of atp Mutant of Escherichia coli. J. Bacteriol.,
174 (23):7635-7641.
2. Datsenko K.A., Wanner B.L. (2000) One-step inactivation of
chromosomal genes in Escherichia coli K-21 using PCR
products. Proc. Natl. Acad. Sci, 6:97(12): 6640-5.